快速數(shù)字保護(hù)用電流互感器的暫態(tài)仿真研究.pdf

1、近十多年來,中國電力工業(yè)正處于突飛猛進(jìn)的發(fā)展階段,大容量、超高壓的大型電力變壓器不斷投產(chǎn),系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大.由于更多的超高壓大型電力變壓器投入系統(tǒng)運(yùn)行,因此對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求也更高.目前大型電力變壓器保護(hù)的動作正確率一直偏低,滯后于線路保護(hù)和發(fā)電機(jī)保護(hù),這與當(dāng)前的電網(wǎng)實(shí)際安全要求和發(fā)展水平是不符合的.電流互感器是電力系統(tǒng)和二次設(shè)備聯(lián)接的一個重要設(shè)備,通過CT鐵芯電磁場飽和非線性模型,考慮鐵芯飽和機(jī)理,建立含磁鏈的電流狀態(tài)方程,可以

2、分析電力系統(tǒng)故障時CT暫態(tài)對數(shù)字保護(hù)設(shè)備的性能影響.通過對互感器暫態(tài)工作特性的模擬,可以發(fā)現(xiàn)一些有價值的特征量作為保護(hù)判據(jù),結(jié)合相應(yīng)的保護(hù)方案,可以進(jìn)一步防止互感器暫態(tài)飽和引起的保護(hù)誤動.電流互感器飽和需要考慮鐵芯飽和特性.很難采用傳統(tǒng)的線性等效電路分析方法研究電流互感器飽和后的暫態(tài)特性.根據(jù)電磁場基本理論,從麥克斯韋方程出發(fā)可以更完整地分析時變電磁場的特性,包括在瞬間大電流作用下鐵芯的飽和、磁帶損耗和鐵芯的渦流損耗等非線性問題.但是直

3、接對時變電磁場進(jìn)行數(shù)值計算需要花費(fèi)大量的計算時間和計算機(jī)資源.論文構(gòu)建了互感器的有限單元模型,利用ANSYS軟件計算了在不同激勵電流下的電磁場分布.從電磁場分布中計算得到了互感器鐵耗、激磁電抗、漏磁電抗等參數(shù).從計算結(jié)果可以看出,當(dāng)一次繞組的激勵電流較小時,互感器等效電路的勵磁電阻、勵磁電感和漏電感等參數(shù)幾乎是恒定值.隨著激勵電流的增大,互感器出現(xiàn)飽和,互感器的鐵耗、勵磁電阻和勵磁電感呈現(xiàn)出非線性.互感器的漏電感也受到鐵芯飽和的影響,但

4、是由于漏電感是因?yàn)殍F芯中的主磁通穿除鐵芯進(jìn)入周圍空氣中的磁通和一次線圈在空氣中所產(chǎn)生的磁通共同作用的結(jié)果,因此當(dāng)鐵芯出現(xiàn)飽和時,漏電感的變化規(guī)律和勵磁電感的變化規(guī)律不完全相同.論文根據(jù)經(jīng)過電磁場數(shù)值計算得到的互感器鐵耗、激磁電抗、漏磁電抗等非線性參數(shù),通過數(shù)值求解互感器的暫態(tài)方程,分析了互感器的暫態(tài)工作特性.論文研究了在不同飽和程度和不同負(fù)載情況下的一次電流波形和勵磁電流波形.從勵磁電流波形中可以看出鐵芯飽和對二次側(cè)電流的影響.論文通過